Resumen—En este documento se presenta un método para
medir la distancia del centroide de un objeto segmentado en una
imagen de color con respecto a un punto de referencia fijo. El
algoritmo se probó mediante una secuencia de imágenes de color,
analizando más de 100 posiciones verticales diferentes de una
esfera alojada en el interior de una columna cilíndrica
transparente de acrílico con diámetro y longitud constante. El
algoritmo propuesto integra técnicas de corrección por balance
de blancos y de calibración de la cámara con sus parámetros
intrínsecos, además, se prueba un nuevo método de segmentación
en color utilizado para calcular distancias del mundo real a
partir de imágenes en color RGB. Los resultados obtenidos
reflejan una alta confiabilidad ya que el 100% de las mediciones
realizadas tuvo un error menor a 1.64% con un nivel de
precisión más alto que el instrumento utilizado de referencia, en
un rango de distancia de 0 a 1340 mm.
Palabras clave—Fotogrametría, medición de distancias en
imágenes, sensor visual de distancias, metrología visual de simple
vista, segmentación, seguimiento de objetos.
Distance Measurement System using
Images to Determine the Position of a
Sphere using the XBOX Kinect Sensor
Abstract—This paper presents a method to measure the
distance from the centroid of a segmented object in a color image
with respect to a fixed reference point into the image. The
algorithm was tested using a color image sequence by analyzing
over 100 different vertical positions of a ball housed inside a
transparent acrylic cylindrical column of constant diameter and
length. The proposed algorithm integrates technics of correction
by white balance and calibration of the camera with its intrinsic
parameters; in addition, a new color segmentation method is
tested to calculate real-world distances into color images RGB.
The results show high reliability because 100% of measurements
Manuscrito recibido el 11 de marzo de 2014; aceptado para la publicación
el 30 de mayo del 2014.
Los autores están en el Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y
Tecnología Avanzada C.I.C.A.T.A., Unidad Querétaro, México (correos:
omar.rodriguez.2013@ieee.org, anhernandezz@ipn.mx, jhuertar@ipn.mx)
had a relative error in percentage less than 1.64%, with a higher
level of precision than the reference instrument used in a
distance range from 0 to 1340 mm.
Index Terms—Photogrammetry, measuring distances into
images, visual sensor of distances, simple view metrology,
segmentation, tracking objects.
I. INTRODUCCIÓN
l desarrollo de cámaras digitales con alta tecnología y día
a día con mejores capacidades, ha permitido que en
diferentes aplicaciones se utilicen como una alternativa a la
visión humana, en diferentes tareas como, en la supervisión de
personas mediante sistemas “inteligentes” que pueden
detectar, contar, identificar y seguir la trayectoria de las
personas [1], [2]; en sistemas de inspección visual
automatizados de productos para el control de su calidad en
las empresas de manufactura [3], entre muchas otras
aplicaciones que crecen día a día.
En particular, el empleo de cámaras como sensores de
medición de distancia ha tenido diferentes aplicaciones. Por
ejemplo, su utilización para permitir la navegación autónoma
de robots terrestres [4]; en arquitectura como un instrumento
de medición en interiores para obtener las dimensiones de
paredes y pisos, así como para la ubicación correcta de
muebles con el propósito de diseño de interiores, en exteriores
para medir el tamaño y la posición de ventanas y puertas [5],
y muchas más. Una imagen o secuencia de imágenes trae
consigo una cantidad muy grande de información geométrica
acerca de la escena representada, se han desarrollado
diferentes técnicas para la construcción de escenarios 3D a
partir de imágenes en 2D [6].
Se han desarrollado técnicas y métodos de descomposición
de imágenes para su representación en el espacio del mundo
real. Thomas Bucher [7], describe un método para mapear una
imagen a coordenadas del mundo real y obtener así, una
aproximación de la altura de objetos, longitudes y cambios de
posición; basándose en un pequeño grupo de parámetros de
fácil estimación a partir de características de los objetos o
marcas en la escena, esto sin la necesidad de requerir alguno
de los parámetros intrínsecos de la cámara.
E
Omar Rodríguez Zalapa, Antonio Hernández Zavala,
Jorge Adalberto Huerta Ruelas
Sistema de medición de distancia
mediante imágenes
para determinar la posición de una esfera
utilizando el sensor Kinect XBOX
59 Polibits (49) 2014ISSN 1870-9044; pp. 59–67